Przez lata uważano, że różnice w mikrobiomie jelitowym mają znaczenie głównie na poziomie kontynentów lub dużych regionów. Ale badanie przeprowadzone przez BGI Genomics – chińską firmę zajmującą się medycyną precyzyjną – całkowicie zmienia tę perspektywę. Ich analiza pokazała, że mikrobiota mieszkańców dwóch pobliskich miast w tej samej prowincji: Wuhan i Shiyan w środkowych Chinach różni się wystarczająco, by na tej podstawie można było niemal bezbłędnie zidentyfikować miejsce zamieszkania danej osoby.
Czytaj też: Jelita pod lupą. Polacy coraz częściej dbają o mikrobiom, ale to wciąż za mało
Prof. Li Tao z BGI Genomics mówi:
To wyzwanie dla utrwalonego przekonania, że różnice w mikroflorze jelitowej występują tylko między krajami czy kontynentami. Nasze wyniki pokazują, że nawet sąsiednie miasta mają odrębne mikrobiologiczne podpisy.
Mikrobiom jelitowy lepszy niż paszport
W badaniu opisanym we Frontiers in Microbiology wzięło udział 381 zdrowych dorosłych Hanów z dwóch miast oddalonych od siebie o około 500 km. Nikt z uczestników nie przyjmował antybiotyków przez co najmniej trzy miesiące przed badaniem. Naukowcy pobrali próbki kału i poddali je analizie przy użyciu zaawansowanego sekwencjonowania metagenomicznego. W ten sposób zidentyfikowano 649 gatunków bakterii oraz 515 różnych ścieżek metabolicznych w obrębie mikrobiomu.
Czytaj też: Mikrobiom jak trener personalny. Niesamowite odkrycie polskich naukowców
Na podstawie uzyskanych danych opracowano model uczenia maszynowego, który integrował 16 gatunków bakterii i 12 szlaków metabolicznych charakterystycznych dla danego miasta. Model ten był w stanie z 94-procentową dokładnością przypisać daną próbkę do odpowiedniego miasta. Co ciekawe, wyniki były znacznie gorsze, gdy wykorzystywano wyłącznie dane dotyczące bakterii lub wyłącznie danych metabolicznych – pełna skuteczność została osiągnięta dopiero po ich połączeniu.
Choć badanie nie obejmowało bezpośredniego monitorowania diety uczestników, autorzy wysunęli hipotezy dotyczące związku między lokalnymi zwyczajami kulinarnymi a składnikami mikroflory. Wuhan, położone wśród mokradeł, słynie z kuchni bogatej w ryby słodkowodne, warzywa liściaste i warzywa wodne, takie jak korzeń lotosu. Mikrobiom mieszkańców tego miasta charakteryzował się wyższym udziałem bakterii Bacteroides stercoris, znanych z rozkładu węglowodanów i produkcji korzystnych dla zdrowia krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA).
Z kolei Shiyan, położone w regionie o bardziej suchym klimacie, czerpie inspiracje kulinarne od sąsiadów z północy i zachodu – dieta oparta jest tam częściej na produktach pszennych, ostrych przyprawach i białkach zwierzęcych. Dominującym gatunkiem bakterii u mieszkańców Shiyan okazała się Prevotella copri, również odpowiedzialna za rozkład błonnika i produkcję SCFA, lecz powiązana z innym profilem żywieniowym.
Choć badanie obejmowało tylko dwa miasta w jednej chińskiej prowincji i nie uwzględniało kobiet w proporcji odzwierciedlającej populację, jego konsekwencje są dalekosiężne. Po pierwsze – pokazuje, że mikrobiom może być użytecznym narzędziem w kryminalistyce, np. przy identyfikacji miejsca pochodzenia osoby zaginionej. Po drugie – różnice płciowe i regionalne sugerują, że przyszłe terapie probiotyczne i interwencje żywieniowe powinny być lokalnie dopasowywane. Nie tylko do genów, ale i do miejsca zamieszkania.
Prof. Li Tao z BGI Genomics dodaje:
Takie podejście może pomóc w opracowaniu skuteczniejszych metod profilaktyki i terapii chorób, uwzględniających unikalny mikrobiologiczny profil danej populacji.
Największą zagadką pozostaje trwałość tego biologicznego odcisku. Czy mikrobiom zmienia się na tyle wolno, że może służyć jako trwały znacznik geolokalizacji? A może przeprowadzka, zmiana diety czy nawet stres wystarczy, by całkowicie przeprogramować naszą mikroflorę?
Choć naukowcy z BGI Genomics nie odpowiadają jeszcze na te pytania, otwierają drzwi do nowego pola badań: mikrobiologii tożsamości. Niewykluczone, że za kilka lat analiza bakterii jelitowych będzie równie istotna w diagnostyce i medycynie spersonalizowanej jak analiza DNA czy biomarkerów krwi. A być może – stanie się też elementem codziennego paszportu biologicznego.
